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RÉSUMÉ
L’industrie agroalimentaire cherche à mettre au point des techniques analytiques rapides, fiables et peu coûteuses pour contrôler la qualité des aliments et des produits alimentaires. Parmi les méthodes développées, celle des biocapteurs donne des résultats prometteurs, notamment sur l’analyse des contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes...). Grâce à l’association d’un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule...) et un transducteur, le biocapteur permet de détecter et de quantifier rapidement certains constituants des matrices alimentaires. Compacts, ils présentent une spécificité et une sensibilité élevées, et la possibilité d’être portables.
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Didier DUPONT : Chargé de recherche à l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) - Unité de recherches en technologie et analyse (URTAL)
INTRODUCTION
L’industrie agroalimentaire a besoin de techniques analytiques pour contrôler ses procédés de transformation et vérifier la composition et la qualité des produits générés. Ces techniques doivent être rapides, justes, spécifiques et peu coûteuses. Les biocapteurs, qui combinent un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule…) et un transducteur, présentent ces qualités. Des biocapteurs permettant la détection et/ou la quantification de sucres, acides, alcools, édulcorants et acides aminés dans les aliments sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire depuis plusieurs années. Plus récemment, de nouvelles applications portant sur les contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes…) ont été développées. Toutefois, des efforts considérables restent à faire pour que ces techniques soient utilisées en routine sur ce type d’applications.
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Principaux types de biocapteurs
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4. Régénération des biocapteurs
Pour une utilisation en routine, un biocapteur doit être réutilisable. L’analyte doit donc être décroché du ligand selon des conditions chimiques qui permettent à celui-ci de conserver toutes ses capacités de capture. Dans le cas d’immunocapteurs, plus l’affinité entre l’anticorps et son antigène respectif sera élevée, plus la sensibilité analytique du système sera assurée. La régénération des sites de fixation des anticorps immobilisés à la surface du biocapteur nécessitera alors d’utiliser des conditions drastiques. La régénération utilisant des solutions acide ou alcaline, du chlorure de guanidinium ou une modification brutale de la force ionique risque de diminuer l’aptitude de l’anticorps à capter l’antigène et conduire ainsi à une diminution progressive des concentrations mesurées et donc à une réduction de la durée de vie du capteur.
De plus, des temps de réaction très courts entre l’anticorps et l’analyte dans des systèmes de flux continus peuvent se traduire par une augmentation des réactions croisées avec l’anticorps.
Il y a différentes alternatives pour régler le problème de la régénération. La première est de déplacer l’antigène par une solution de forte concentration d’un antigène proche de l’analyte mais ayant une affinité plus faible que celui-ci. Cela dépend bien sûr de la disponibilité du deuxième antigène et cela n’est pas applicable aux petits analytes. La seconde approche consiste à utiliser les techniques d’ingénierie des anticorps, telle que la technique de « phage display » [7] de façon à augmenter leur stabilité chimique.
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Régénération des biocapteurs
ANNEXES
L’industrie des biocapteurs est en pleine croissance. Le marché comporte 4 segments : médical, environnemental, agroalimentaire et militaire, les applications dans le domaine médical étant très majoritaires (90 % des ventes correspondent à celles de biocapteurs détectant le glucose).
Du côté de l’agroalimentaire, c’est dans le domaine de la détection des pathogènes que le marché est le plus important. Aux États-Unis, une étude récente indique que l’industrie agroalimentaire américaine pratique chaque année plus de 144 millions de tests microbiologiques (dont 16,3 % pour la recherche de pathogènes, 15,7 % pour les champignons et levures et 30,8 % pour les coliformes et E. coli). En 2000, 27,5 millions de tests de détection des pathogènes ont été effectués et ce chiffre devrait dépasser 34 millions en 2005, ce qui représente un marché de 192 millions de dollars. Au niveau des pathogènes, la détection des bactéries elles-mêmes représente 82 % du marché, la quantification des toxines produites ne représentant que 15 %.
Pour la détection des pesticides, ce marché devrait s’élever à 13 millions de dollars en 2005. Toutefois, c’est surtout pour la détection des OGM que le marché devrait connaître la plus forte progression (13,6 % par an) pour atteindre 34 millions de dollars en 2005.
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